3钢结构的连接-焊缝连接

一级焊缝用超声波检验每条焊缝全部长度，以便揭示 焊缝内部缺陷。
强度折减：高空安装焊缝，强度设计值乘以0.9
3.3.3 焊缝质量等级及选用
《钢结构设计规范》（GB50017--2003）中，对焊 缝质量等级的选用有如下规定： (1)需要进行疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的
横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。 平行于作用力方向的纵向对接焊缝应为二级。
送丝器 、 、、 、 、、
、 、 、 、
、
焊剂
、 、、、、、、、、、 、
焊件
焊剂漏斗
埋弧自动焊
送
机
丝
器
器
2 埋弧焊(自动或半自动) 电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。 自动电弧焊 焊丝送进和电弧按焊接方向的移动 有专门机构控制完成。 半自动电弧焊 焊丝送进有专门机构，而电弧按 焊接方向的移动靠人手工操作完成。 优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低， 焊接质量好。
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T形连接
对接
搭接 角 部 连 接
来自百度文库 T形连接 省工省料，常用于制作组合截面。 采用角焊缝连接 焊件间存在缝隙，截面突变，应 力集中现象严重，疲劳强度较低，可用于不直接 承受动力荷载结构的连接中。 采用坡口焊缝 对于直接承受动力荷载的结构，如 重级工作制吊车梁，其上翼缘与腹板的连接。
角部连接 主要用于制作箱形截面。
处，如腹板与翼缘的交接点还验算折算应力：
2 1
312
1.1 f t w
3.2 焊缝和焊接连接的形式
3.2.1 焊缝的形式
（1）对接焊缝
正对接焊缝 （2）角焊缝
斜对接焊缝
T型对接焊缝
3.2焊缝和焊接连接形式
3.2.2 焊接连接的形式
1.焊接连接形式 被连接板件的相互位置：对接、搭接、T形连接和角部 连接四种。 连接所采用的焊缝主要有坡口焊缝和角焊缝。
对接连接：主要用于厚度相同或接近相同的两构件的 相互连接。
3.5 对接焊缝的构造要求和计算
3.5.1对接焊缝的强度
如焊缝中不存在缺陷，焊缝金属的强度高于母材。
但焊缝中可能有气孔、夹渣、咬边、未焊透等缺陷。 焊接缺陷对受压、受剪的对接焊缝影响不大，可认为 受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等，但受拉的坡 口焊缝对缺陷甚为敏感，由于三级检验的焊缝允许存 在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85％，而 一二级检验的焊缝的抗拉强度可认为与母材强度相等
A、B级精制螺栓是由毛坯在车床上经过切削加 工精制而成。表面光滑，尺寸准确，对成孔质量 要求高。有较高的精度，因而受剪性能好。制作 和安装复杂，价格较高，已很少在钢结构中采用
C级螺栓由未经加工的圆钢压制而成。螺栓表面 粗糙，一般采用在单个零件上一次冲成或不用钻 模钻成设计孔径的孔(II类孔)。
螺栓孔的直径比螺栓杆的直径大1.5~2mm。螺栓 杆与螺栓孔之间有较大的间隙，受剪力作用时， 将会产生较大的剪切滑移，连接的变形大。安装 方便，且能有效地传递拉力，可用于沿螺栓杆轴 受拉的连接中，以及次要结构的抗剪连接或安装 时的临时固定。
钢板拼接可采用纵横两方向的对接焊缝，十字或T形交 叉， T形交叉时距离不得小于200mm，且拼接料的长度 均不得小于300mm。 T形拼接的构造。
2.焊透的坡口焊缝的计算
坡口焊缝是焊件截面的组成部分，焊缝中应力分布基本 与焊件相同，故计算方法与构件的强度计算一样。
(1)轴心力作用的对接焊缝
N lwt
2. 坡口焊缝
焊件常需做成坡口，焊缝金属填充在坡口内。
坡口形式与焊件厚度和施工条件有关：
（1）焊件厚度很小(小于等于10mm)：直边缝。
（2）一般厚度(t=10~20mm) :具有斜坡口的单边V形或 V形焊缝。
斜坡口和离缝b共同组成一个焊条能够运转的施焊空间， 使焊缝易于焊透；钝边p有托住熔化金属的作用。
（3）较厚的焊件(t＞20mm)，则采用U形、K形和X形 坡口。V形缝和U形缝需对焊缝根部进行补焊。
C=0.5~2mm （a）
α
p
C=2~3mm
（C）
p C=3~4mm （e）
α
C=2~3mm （b）
p
C=3~4mm
（d）
p C=3~4mm （f）
3.5.2坡口焊缝的构造和计算
1、坡口焊缝的构造要求
3.3.4 焊缝代号图例
《焊缝符号表示法》规定：焊缝代号由引出线、图形 符号和辅助符号三部分组成。引出线由横线和带箭头 的斜线组成。箭头指到图形上的相应焊缝处，横线的 上面和下面用来标注图形符号和焊缝尺寸。当引出线 的箭头指向焊缝所在的一面时，应将图形符号和焊缝 尺寸等标注在水平横线的上面；当箭头指向对应焊缝 所在的另一面时，则应将图形符号和焊缝尺寸标注在 水平横线的下面。必要时，可在水平横线的末端加一 尾部作为其他说明之用。图形符号表示焊缝的基本型 式，如用 表示角焊缝，用V表示V型坡口的对接焊缝。 辅助符号表示焊缝的辅助要求，如用 表示现场安装焊 缝等。
2.高强度螺栓连接
两种类型
摩擦型连接：依靠摩擦阻力传力，并以剪力不超 过接触面摩擦力作为设计准则；
承压型连接：允许接触面滑移，以连接达到破坏 的极限承载力作为设计准则。
采用45号钢、40B钢和20MnTiB钢加工而成，经 热处理后，螺栓抗拉强度应分别不低于800N／ mm2和1000N／mm2，即前者的性能等级为8.8级 ，后者的性能等级为10.9级。
3.1.2 铆钉连接 制孔和打铆。 塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查， 对主体金属的材质质量要求低。 削弱截面，费钢费工，要求技工技术水平高， 劳动条件差。 很少采用，被焊接和螺栓连接所取代。
3.1.3 螺栓连接
普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
1 普通螺栓连接 普通螺栓分为A、B、C三级。 A与B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。 A级和B级螺栓材料性能等级则为5.6级或8.8级。 Ⅰ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝0.2-0.3mm。 C级螺栓材料性能等级为4.6级或4.8级。 Ⅱ类孔，孔径(do)-栓杆直径(d)＝1.5-3.0mm。 小数点前面的数字表示螺栓成品的抗拉强度不 小于400N/mm2，小数点及小数点以后数字表示 其屈强比为0.6或0.8。
(2) 在不需要进行疲劳计算的构件中，凡要求与母材等 强的对接焊缝应焊透，受拉应不低于二级；受压时宜 为二级。
（３）重级工作制和起重量 Ｑ＞５０ｔ的中级工作 制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆 与节点板之间的Ｔ形接头焊透的对接与角接组合焊缝， 不应低于二级。
（４）角焊缝质量等级一般为三级，直接承受动力荷 载且需要验算疲劳和起重量Ｑ＞５０ｔ的中级工作制 吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。
采用对接焊缝，两构件在同一平面内，传力均匀平缓， 没有明显的应力集中，用料经济，但是焊件边缘需要 加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严格的要求。 采用双盖板和角焊缝，传力不均匀、费料，但施工简 便，所连接两板的间隙大小无需严格控制。
搭接连接：适用于不同厚度构件的连接。传力不均匀， 材料较费，构造简单，施工方便，广泛应用。
E表示焊条、前两位数字为熔敷金属的最小抗拉 强度(以kgf／mm2表示)，第三、四位数字表示 适用焊接位置、电流以及药皮类型等。
不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢 材相适应的焊条。
优、缺点 优点：方便，特别在高空和野外作业，小型焊接；
缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度 大，效率低。
焊丝转盘 熔渣
1.手工电弧焊 最常用的一种焊 接方法。通电后 在涂有药皮的焊 条与焊件之间产 生电弧。
手工电弧焊所用焊条应与焊件钢材(或称主体金 属)相适应：
Q235钢 E43型焊条(E4300~E4328)；
Q345钢 E50型焊条(E5000~E5048)；
Q390钢Q420钢 E55型焊条(E5500~E5518)。
内部无损检验 检查内部缺陷。采用超声波检验，此外 还可采用X射线或γ射线透照或拍片，X射线应用较广。
《钢结构工程施工质量验收规范》规定焊缝按其检验 方法和质量要求分为一、二、三级。三级焊缝只要求 对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准；一级、 二级焊缝除外观检查外，还应符合以下要求：
二级焊缝用超声波检验每条焊缝的20％长度，且不小 于200mm。
缺点 在热影响区内，金相组织发生改变，局部 材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构 件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部 裂纹一旦发生，就容易扩展到整体，低温冷脆 问题较为突出。
对接焊缝连接
角焊缝连接
钢结构常用焊接方法
通常采用电弧焊（包括手工电弧焊）、埋弧 焊(自动或半自动焊)以及气体保护焊等。
对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度在一侧 相差4mm以上时，应在宽度方向或厚度方向从一侧或 两侧做成坡度不大于1:2.5(直接承受动力荷载时不大于 1:4)的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。
焊缝起灭弧处弧坑等缺陷对承载力影响极大，焊接时 一般应设置引弧板和引出板，焊后将它割除。受静力 荷载设置引弧(出)板困难时，允许不设置，此时焊缝 计算长度等于实际长度减2t。t为连接件的较小厚度， 在T形接头中t为腹板的厚度。
缺点：设备投资大，施工位置受限等。
埋弧焊所用焊丝和焊剂应与主体金属强度相适应， 即要求焊缝与主体金属等强度。
3. 气体保护焊
气体保护焊是利用二氧化碳气体或其他惰性气体 作为保护介质的一种电弧熔焊方法。
直接依靠保护气体在电弧周围造成局部的保护层， 以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程中的稳 定性。
气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能够清 楚地看到焊缝成型的过程；由于保护气体是喷射 的，有助于熔滴的过渡；又由于热量集中，焊接 速度快，焊件熔深大，故所形成的焊缝强度比手 工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置 的焊接。但不适用于在风较大的地方施焊。
2.焊缝的施焊位置 平焊、横焊、立焊及仰焊。 平焊(又称俯焊)施焊方便。 立焊和横焊要求焊工的操作水平比平焊高一些。 仰焊的操作条件最差，焊缝质量不易保证，因此 应尽量避免采用仰焊。
3.3 焊缝缺陷和质量检验
3.3.1焊缝缺陷 焊缝缺陷：焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响 区钢材表面或内部的缺陷。
（2）弯矩和剪力共同作用的对接焊缝计算
对接接头受到弯矩和剪力的共同作用，正应力与剪应 力的最大值应分别满足
M Ww
6M l w2 t
ftw
VS w I wt
f
w v
Ww、 Sw、 Iw—焊缝的截面模量、面积矩、惯性矩。 工字形或H型钢梁的对接焊缝接头，除分别验算最大正
应力和剪应力外，对于同时受有较大正应力和剪应力
摩擦型连接螺栓的孔径比螺栓公称直径大1.52.0mm；承压型连接高强度螺栓的孔径比螺栓公 称直径大1.0-1.5mm。
（a）大六角头螺栓 （b）扭剪型螺栓
摩擦型连接的剪切变形小，弹性性能好，施工 较简单，可拆卸，耐疲劳，特别适用于承受动 力荷载的结构。
承压型连接的承载力高于摩擦型，连接紧凑， 但剪切变形大，故不得用于承受动力荷载的结 构中。
《钢结构设计原理》
第三章 钢结构的连接
3.1 钢结构的连接方法和特点
连接的作用将板材或型钢组合成构件，再将构件组合 成整体结构。 连接的要求：足够的强度、刚度和延性。 连接方法：焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种。
3.1.1焊接连接
最主要的连接方法。
优点任何形式的构件都可直接相连，构造简单， 制作加工方便；不削弱截面，用料经济；连接 的密闭性好，结构刚度大；可实现自动化操作， 提高焊接结构质量。
常见的缺陷：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、 咬边、未熔合、未焊透等；焊缝尺寸不符合要求、焊 缝成形不良等。 裂纹是焊缝连接中最危险的缺陷。
3.3.2 焊缝质量检验
缺陷削弱焊缝受力面积，焊缝处应力集中，对连接的 强度、冲击韧性及冷弯性能等均有不利影响。焊缝质 量检验极为重要。
外观检查 检查外观缺陷和几何尺寸；
f
t
w或f
w c
N—轴心拉力或压力设计值；
lw—焊缝的计算长度。当未采用引弧板时，取实际长度减去2t； t—对接接头中为连接件的较小厚度；T形接头中为腹板厚度；
ft
w、f
w c
—对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。
只有三级检验的焊缝才需进行抗拉强度验算。如果采用
直缝不能满足强度要求时，可采用如图所示的斜对接焊 缝。焊缝与作用力间的夹角θ满足tanθ≤1.5时，斜焊缝的 强度不低于母材强度，可不再进行验算。